Warum machen Rot, Grün und Blau alle Farben aus?


17

Warum können Rot-, Grün- und Blaukombinationen alle sichtbaren Farben ausmachen?


12
Sie machen nicht alle Farben aus. Sie bilden gerade einen ausreichenden Bereich von ihnen, damit die meisten Szenen mit akzeptabler Vertraulichkeit dargestellt werden können.
Peter Green

6
Weil Menschen rote, grüne und blaue Empfänger in ihren Augen haben.
user253751

2
Dies wäre besser für den Austausch von Biologiestapeln (falls vorhanden), da es sich eher um das menschliche visuelle System als um eine Computergrafik handelt.
Kathreadler


4
Anscheinend gibt es mindestens eine Tetrachromatenfrau (siehe en.wikipedia.org/wiki/Tetrachromacy ), die mehr Farben unterscheiden kann als wir Trichromaten.
Bill Bell

Antworten:


23

Lassen Sie uns daran erinnern, was Licht ist.

Radiowellen, Mikrowellen, Röntgenstrahlen und Gammastrahlen sind alle elektromagnetische Strahlung und unterscheiden sich nur durch ihre Frequenz. Zufällig kann das menschliche Auge elektromagnetische Strahlung zwischen ~ 400 nm und ~ 800 nm erfassen, die wir als Licht wahrnehmen. Das 400-nm-Ende wird als violett und das 800-nm-Ende als rot mit den Farben des Regenbogens dazwischen wahrgenommen.

Ein Lichtstrahl kann eine Mischung aus diesen Frequenzen sein. Wenn Licht mit Materie interagiert, werden einige Frequenzen absorbiert, während andere dies möglicherweise nicht tun: Dies ist das, was wir als die Farben der Objekte um uns herum wahrnehmen. Im Gegensatz zum Ohr, das viele Klangfrequenzen unterscheiden kann (wir können einzelne Noten, Stimmen und Instrumente identifizieren, wenn wir einen Song hören), kann das Auge nicht jede einzelne Frequenz unterscheiden. Generell können nur vier Frequenzbereiche erfasst werden (es gibt Ausnahmen wie Daltonismus oder Mutationen).

Dies geschieht in der Netzhaut, wo es verschiedene Arten von Fotorezeptoren gibt . Eine erste Art, " Stäbe " genannt, erkennt die meisten Frequenzen des sichtbaren Lichts, ohne sie auseinanderhalten zu können. Sie sind verantwortlich für unsere Wahrnehmung von Helligkeit.

Eine zweite Art von Fotorezeptoren, die " Zapfen " genannt werden, gibt es in drei Spezialisierungen. Sie erkennen einen engeren Frequenzbereich, und einige von ihnen reagieren empfindlicher auf die Frequenzen um Rot, einige auf die Frequenzen um Grün und die letzten auf die Frequenzen um Blau.

Da sie einen Frequenzbereich erkennen , können sie den Unterschied zwischen zwei Frequenzen innerhalb dieses Bereichs nicht feststellen und sie können auch den Unterschied zwischen einem monochromatischen Licht und einer Mischung von Frequenzen innerhalb dieses Bereichs nicht feststellen. Das visuelle System verfügt nur über die Eingänge dieser drei Detektoren und rekonstruiert mit ihnen eine Farbwahrnehmung.

Aus diesem Grund kann das Auge den Unterschied zwischen einem weißen Licht, das aus allen Frequenzen des sichtbaren Lichts besteht, und der einfachen Mischung von nur rotem, grünem und blauem Licht nicht erkennen. Mit nur drei Farben können wir also die meisten Farben rekonstruieren, die wir sehen können.

Übrigens sind Stäbchen viel empfindlicher als Zapfen, und deshalb nehmen wir in der Nacht keine Farben wahr.


5
"So können wir mit nur drei Farben alle Farben rekonstruieren, die wir sehen können." Dieser Satz ist falsch. Ab drei Vorwahlen können Sie nur bestimmte Farben rekonstruieren. Der Bereich der Farben, die rekonstruiert werden können, wird als "Farbskala" bezeichnet. Sie können nach "sRGB-Gamut" suchen und Bilder finden, die ein Dreieck in einer größeren Parabel zeigen. Das Dreieck stellt die Farben dar, die wir aus den sRGB-Vorwahlen erzeugen können, und die Parabel enthält alle Farben, die wir sehen können. Daraus ist ersichtlich, dass jedes Dreieck in der Parabel kleiner ist als es.
Dietrich Epp

Woops, du hast recht. Ich habe "alle" durch "die meisten" ersetzt und werde versuchen, eine Erklärung für die verbleibenden sichtbaren Farben zu finden.
Julien Guertault

4
Auch das Konzept des weißen Lichts wird durch unser wirklich ausgefallenes Weißabgleichsystem bestimmt. Es spielt keine Rolle, welche Farbe es hat. Es wird als Weiß ausgegeben. Glühbirnen sind orange, aber wenn wir uns im Haus befinden, werden sie weiß angezeigt. Wenn Sie die Energien Ihrer Farbverteilung multipliziert mit Kurven integrieren, werden Sie feststellen, dass Sie manchmal eindeutige Signale erhalten, da die Überlappung unterschiedlich ist.
Joojaa

20

Sie tun es nicht.

Das Problem mit den Diagrammen, die den sichtbaren und den RGB-Farbraum darstellen, besteht darin, dass sie auf RGB-Displays dargestellt werden. Sie können Ihnen offensichtlich nicht zeigen, was sie Ihnen nicht zeigen können: den Bereich innerhalb der Parabel, aber außerhalb des Dreiecks.

RGB-Farbraum

Der Bereich außerhalb des Dreiecks kann nicht korrekt auf Ihrem Bildschirm angezeigt werden. Beispielsweise kann RGB kein echtes, tiefes Cyan anzeigen. Alles, was Sie sehen, ist eine Annäherung mit Grün und Blau. Einige Diagramme versuchen es nicht einmal und zeigen nur einen grauen Bereich:

Bildbeschreibung hier eingeben

Um zu sehen, wie Cyan aussehen kann, können Sie den weißen Punkt auf dieser Zeichnung mindestens 30 Sekunden lang anstarren (2 Minuten werden empfohlen) und dann Ihren Kopf langsam in Richtung einer weißen Wand bewegen:

cyan Illusion

Ebenso können RGB-Displays keine tiefen, gesättigten Orangen- oder Brauntöne anzeigen.


2
@narthex: Danke für den Kommentar. Ich habe die Antwort aktualisiert. Ist es jetzt besser?
Eric Duminil

1
Und auch (starrt auf das letzte Bild) tanzt der rote Kreis herum. Fun

4
Das Problem bei CIE-Farbraumdiagrammen ist, dass sie sehr schwer zu verstehen sind. Wir wissen jedoch nicht einmal, ob einige der Bereiche in der Grafik Metamere erzeugen. Auch der Grund, warum man einfach kein größeres Dreieck machen kann, ist nicht ersichtlich (Hinweis, dass es nichts außerhalb der Form gibt).
Joojaa


5
Großartig, jetzt habe ich einen Cyan-Punkt in der Mitte meiner Vision :-(
Kevin

17

Menschen sind trichrom, was bedeutet, dass wir drei verschiedene Arten von Farbrezeptoren haben (besser bekannt als Kegelzellen ), von denen jeder für einen anderen Satz von Wellenlängen empfindlich ist:

Frequenzgänge verschiedener Kegelzellen
Bildquelle: Wikipedia

Es sind also nur drei verschiedene monochromatische Reize erforderlich, um unser Auge in die Irre zu führen, dass es eine Farbe sieht, die der anderen gleicht. Rot, Grün und Blau passen gut zu den Spitzen der Frequenzgangkurven jedes Farbrezeptortyps.


Aber .. einige Menschen sind Tetrachromaten :) en.wikipedia.org/wiki/Tetrachromacy
wip

4

Eine weitere Sache: "Violett" und "Lila" sind nicht die gleiche Farbe. Violett ist eine reine Farbe um 400 nm; aber lila ist eine kombination von rot und blau. Für unsere nicht ganz perfekten menschlichen Augen sehen sie gleich aus.

Wenn Sie einen Strahl von reinem Violett durch ein dreieckiges Prisma leiten, wird das Licht gebogen, aber nicht in Komponenten aufgeteilt. Wenn Sie dann einen violetten Strahl durch dasselbe Prisma strahlen lassen, wird dieser in einen blauen und einen roten Strahl mit unterschiedlich starker "Biegung" unterteilt.


Kommt darauf an, was du mit "Farbe" meinst. In vielen Zusammenhängen ist es sehr sinnvoll zu sagen, dass, wenn niemand den Unterschied zwischen zwei verschiedenen Flecken auf einer Oberfläche sehen kann, beide Flecken dieselbe "Farbe" haben müssen. Wenn ein Maler hingegen "Farbe" sagt, spricht er über die physische Substanz, in die er einen Pinsel taucht. In diesem Fall siehe en.wikipedia.org/wiki/Metamerism_(color)#Metameric_failure
Solomon Slow

1
@jameslarge: Wirklich nicht. Nur weil sie unter einer Lichtquelle gleich aussehen, heißt das nicht, dass sie unter einer anderen gleich aussehen, auch wenn beide Lichtquellen auf einer weißen Oberfläche identisch aussehen.
R ..

Ich glaube nicht, dass dies die Frage in irgendeiner Weise beantwortet. Es gilt auch für alle Farben - nicht nur violett und lila. Einfarbiges Licht von Rot bis Violett wird von einem Prisma nicht gespalten, und gemischtes Licht wird gespalten.
Dawood sagt, Monica

4

Sie tun es nicht. Abgesehen von dem, was andere über die physikalischen Gründe gesagt haben, ist es vom Standpunkt der praktischen Computergrafik aus nicht ausreichend, entweder Oberflächenpigmente oder Lichtquellen mit RGB-Farbe darzustellen, um die farbige Beleuchtung einer Szene zu modellieren. Zum Beispiel gibt es keine Möglichkeit, ein Material darzustellen, das nur in einem schmalen Band durchscheinend oder reflektierend ist. Sie können nur die Lichtdurchlässigkeit oder das Reflexionsvermögen breiter Bänder darstellen, die in etwa dem entsprechen, was die roten, grünen und blauen Kegel im menschlichen Auge aufnehmen. Dies ist tatsächlich wichtig für viele reale Farben in der Pink / Lila / Violett-Familie, die unter verschiedenen Lichtarten radikal anders aussehen, sogar für unterschiedliches "weißes" Licht, das bei Betrachtung auf einer weißen Oberfläche identisch aussieht.


1
Ein bekanntes Beispiel dafür sind die quasi monochromatischen Natriumdampflampen, die üblicherweise für Stadtlampen verwendet werden und in der Realität immer anders aussehen als auf Fotos.
Julien Guertault

Aber das sind Randfragen, die ich für sehr fortgeschritten halte. In den meisten Fällen tritt das Problem nicht auf. RGB ist nur eine Fourier-Codierung mit drei Harmonischen eines Signals, die für die meisten Fälle ausreicht.
v.oddou

@JulienGuertault: Das ist zwar ein schönes Beispiel, aber ich glaube nicht, dass es ein gutes Beispiel dafür ist, worauf meine Antwort hinweist. Solange die Reaktion Ihres Fotosensors / Films auf das Licht in seinen drei Komponenten gut genug mit dem menschlichen Auge übereinstimmt, sollte es so sein Stellen Sie treu dar, was ein Mensch sehen würde. Wenn RGB (oder ein anderes Modell, das ganze Bereiche des Frequenzspektrums zusammenfasst) nicht ausreicht, können Sie Oberflächen und Lichtquellen so modellieren, dass Sie die wahrgenommene Farbe eines Lichts auf einer Oberfläche vorhersagen können.
R ..

@ v.oddou: "Es ist mir egal, es sieht gut genug aus" ist eine vernünftige Position zu vertreten, aber es gibt wirklich einen Unterschied. Sie können nicht modellieren, wie die Farbe einer Wand bei Tageslicht anders aussieht als bei Glühlampen oder LED-Licht, das die gleiche Farbtemperatur wie das eine oder andere haben soll.
R ..

hmm, ich könnte falsch verstanden haben. Haben Sie ein konkretes Beispiel für die Einschränkung, auf die Sie sich beziehen?
Julien Guertault
Durch die Nutzung unserer Website bestätigen Sie, dass Sie unsere Cookie-Richtlinie und Datenschutzrichtlinie gelesen und verstanden haben.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.